3月2日科学家绘制北极气溶胶地图以更好地了解区域变暖

EPFL 和 Paul Scherrer 研究所 (PSI) 的科学家研究了从俄罗斯到加拿大的地区气溶胶的化学成分和来源——无论是自然的还是人为的。他们的发现为帮助研究人员更好地了解北极的气候变化和设计有效的污染缓解措施提供了独特的见解。由于来自三大洲的科学家的共同努力，这项工作成为可能。

悬浮在空气中的被称为气溶胶的微小颗粒在加热和冷却我们的星球方面发挥着重要作用，但它们的影响仍未完全了解。这些颗粒可以自然产生，例如来自火山、森林和海洋，也可以由人类活动产生，例如化石燃料燃烧和工业制造。它们与太阳辐射相互作用，要么将其反射回太空并降低地球温度，要么吸收它并提高温度。它们对于云的形成也是必不可少的，云通过将太阳辐射反射到太空或将地面辐射重新发射回地球，同样在使地球降温或变暖方面发挥作用。北极的云形成对气溶胶特别敏感。

为了更深入地了解这些机制，由终身助理教授 Julia Schmale 博士领导的 ENAC 极端环境研究实验室的科学家和由 Imad El Haddad 博士领导的 PSI 大气化学实验室的科学家分析了采集的样本多年来，来自北极的八个研究站。北极是了解气候变化的关键地区，因为那里的气温上升速度是地球其他地区的两到三倍。“如果我们知道不同地区和一年中不同时间存在什么样的气溶胶，以及这些气溶胶的来源和成分是什么，我们将更好地了解它们如何导致气候变化，”Schmale 说。“这也将帮助我们设计更有针对性的措施来减少污染。

冬天是人为的，夏天是自然的

在第一项研究中，Moschos 等人。专门研究了有机气溶胶。尽管这些气溶胶占总颗粒物的近 50%，但科学家们仍然几乎没有关于这些气溶胶的数据。这项研究中的研究人员分析了在北极采集的样本的化学成分，发现在冬季，这些气溶胶大部分来自人类活动。他们将此归因于每年在北美、东欧和俄罗斯的石油开采和采矿作业产生的排放物被带到北极并在冬季被困在那里时发生的北极雾霾。

另一方面，研究发现，夏季的大部分有机气溶胶来自天然来源。这是因为在温暖的月份，人为气溶胶从中纬度地区向北极的运输减少，而生物气溶胶或其前体的高纬度排放率上升。“我们没想到会看到这么多天然存在的有机气溶胶，”Schmale 说。“这些颗粒来自北方森林以及浮游植物，一种生活在海洋中的微生物。在这里，我们可能会看到未来全球变暖的后果——随着森林向北扩张，永久冻土融化，更多的有机分子可以从陆地上释放出来，随着海冰的消退，更开阔的海洋为微生物排放留下了空间。”

现在可以缓解

在另一项研究中，EPFL 和 PSI 的科学家使用相同的样品，但分析了所有气溶胶的组成和来源，包括有机和无机。他们发现无机气溶胶包括黑碳、硫酸盐和海盐;黑碳是科学界特别关注的，因为它吸收太阳辐射并导致全球变暖。“我们知道在拥有石油和天然气开采设施的地区，黑碳排放量很高，但我们没有进行并置的泛北极测量来了解它们的影响范围有多大，”Schmale 说。“多亏了这项研究中收集的数据，我们能够绘制出全年每个北极地区的黑碳浓度和来源，并建议采取最合适的措施。”

得益于来自加拿大、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、、、挪威、俄罗斯、斯洛文尼亚和的科学家的独特共同努力，科学家们能够进行这些研究。收集样本的八个研究站(见下表)由来自不同国家的研究小组管理。样本在瑞士的两个实验室进行了分析。El Haddad 解释说：“分析有机气溶胶需要质谱仪，这是昂贵的精密仪器，同时还需要训练有素的专家。这就是为什么我们仍然没有北极关于这一主题的数据的原因之一。我们的实验室处于有机研究的前沿气溶胶及其来源。”

样本是在以下研究站收集的：

警报，加拿大

俄罗斯巴拉诺瓦

挪威格鲁韦巴代特

芬兰帕拉斯

俄罗斯提克西

乌特恰维克

格陵兰维勒姆

齐柏林飞艇，挪威

该研究发表在《环境研究快报》和《自然地球科学》上。

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